الانتحار في المستعمرة - برنامج التدمير الذاتي للبكتيريا

أدت طريقة مختلفة للنظر إلى مجموعات البكتيريا في كلية الطب بالجامعة العبرية وهداسا إلى اكتشاف أن البكتيريا مجهزة أيضًا بنظام التدمير الذاتي.

ميريت سلين

أحد أكثر المواضيع التي تمت دراستها في علم الأحياء هو موت الخلايا المبرمج. كل خلية في التحصينات متعددة الخلايا لديها خطة للقضاء على الخلية. وتحدث عملية الانتحار المبرمجة هذه عندما تنشأ الحاجة للتخلص من الخلايا الضارة وغير المرغوب فيها. من المعروف اليوم أن الأداء السليم للمخلوقات متعددة الخلايا، بما في ذلك البشر، لا يعتمد فقط على قدرة الجسم على إنتاج خلايا جديدة باستمرار، ولكن أيضًا على قدرته على تدمير الخلايا.

إن عملية الموت المبرمج هي إحدى خصائص الكائنات متعددة الخلايا، ولهذا لم يفكر أحد في البحث عن مثل هذه العملية في البكتيريا، وهي كائنات أحادية الخلية. لكن طريقة مختلفة للنظر إلى التجمعات البكتيرية في كلية الطب بالجامعة العبرية وهداسا أدت إلى اكتشاف أن البكتيريا مجهزة أيضًا بنظام التدمير الذاتي.

قبل أكثر من عشر سنوات، اكتشف البروفيسور غادي جلازر، من قسم الكيمياء الحيوية للخلية في الجامعة العبرية، جينتين تشفران بروتينين صغيرين لم تكن وظيفتهما واضحة له. أطلق جليزر على الأول اسم "ما هو" (المتاهة)؛ والثاني يُدعى، على التوالي، انضمت البروفيسورة mazF Hanna Engelberg-Kulke من قسم البيولوجيا الجزيئية إلى البحث منذ حوالي خمس سنوات، وفي العمل المشترك أظهر الاثنان أن هذين الجينين مسؤولان عن الموت المبرمج للبكتيريا.

ووجد الباحثون أن منتج جين mazF هو بروتين طويل العمر يقتل البكتيريا، بينما البروتين الذي ينتجه جين mazE يزيل السمية وله عمر قصير. لذلك، من أجل إلغاء التأثير السام لبروتين mazF، يجب إنتاج البروتين قصير العمر طوال الوقت. "تعيش البكتيريا باستمرار على وشك الموت. "في كل لحظة من حياته، يتم تحييد الموت عن طريق تكوين البروتين قصير العمر"، كما يقول إنجلبيرج كولكا. ووجد الباحثون أنه في ظل ظروف الشدة، عندما لا تكون كمية الطعام كافية لمستعمرة من البكتيريا، يموت بعض أعضاء المستعمرة من خلال آلية التدمير الذاتي، مما يسمح لبقية المستعمرة بالوجود. وفي هذه الحالات، وجدوا أنه يتم تشكيل جزيء خاص يرسل إشارة إلى النظام لوقف إنتاج البروتينين. ويبقى البروتين السام طويل العمر في الخلية، بينما يختفي صديقه قصير العمر بسرعة. ونتيجة لذلك تموت البكتيريا.

يقول: "اعتقدت أنه بما أن نظام الموت المضاد للموت موجود دائمًا في الخلية، والجهات الفاعلة فيه هي البروتينات، فمن المحتمل أن المواد الخارجية التي تمنع تكوين البروتينات قد تحفزه، على سبيل المثال المضادات الحيوية". إنجلبيرج كولكا. وفي مختبرها تم اختبار الفرضية باستخدام عدد من المضادات الحيوية التي تمنع إنتاج البروتينات في البكتيريا، وبالفعل تبين أن المضادات الحيوية التي تم اختبارها تقتل البكتيريا من خلال نظام التدمير الذاتي. "من المعروف أن العديد من مواد المضادات الحيوية تمنع تكوين البروتينات في الخلية البكتيرية. وقد تم شرح آلية عملها حتى الآن من حيث أنها تمنع نمو البكتيريا ومن ثم يقوم جهاز المناعة في الجسم بقتلها. ومن التجارب التي أجريناها، تم اكتشاف آلية مختلفة تمامًا"، كما يقول إنجلبيرج كولكا.

وعندما أضاف الباحثون المضادات الحيوية إلى البكتيريا التي أزيلت منها الجينات المسؤولة عن نظام الانتحار، أصبح واضحا لهم أن المضادات الحيوية تمنع بالفعل تخليق البروتينات، لكن البكتيريا لم تمت، ولم تموت سوى المجموعة التي تحتوي عليها. ماتت آلية الموت. يقول إنجلبيرج كولكا: "إن عمل المضادات الحيوية على البكتيريا من خلال نظام مكافحة الموت هو نظرة جديدة لآلية عمل المضادات الحيوية، مما يثير إمكانية تطوير جيل جديد من الأدوية التي تهدف إلى تحفيز هذا النظام". . وسيتم قريبا نشر العمل البحثي في ​​مجلة الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة.

الموت المبرمج منطقي في كائن متعدد الخلايا، لكن لماذا تحتاج البكتيريا إلى مثل هذه الآلية؟ اليوم، تتزايد البراهين على أن المستعمرات البكتيرية ليست مجرد مجموعة من البكتيريا الموجودة على مقربة من بعضها البعض، ولكنها متعددة الخلايا بطبيعتها. يقول إنجلبيرج كولكا: "اعتقدنا أن الموت المبرمج في البكتيريا يجب أن يكون مرتبطًا بطبيعتها المتعددة الخلايا، لذلك بحثنا عن عامل اتصال يشارك في التدمير الذاتي". في التجارب التي أجرتها مع طالب البحث رونين هازان، وجد أن البكتيريا التي تعيش بكثافة في سائل المزرعة تفرز في السائل بروتينًا يؤدي إلى آلية الموت. ويعتقد الباحثون أن هذا البروتين هو مادة الاتصال التي كانوا يبحثون عنها وأطلقوا عليها اسم "عامل الموت خارج الخلية".

يقول إنجلبيرج كولكا: "وفقًا لمفهومنا، يمكن اعتبار المستعمرة البكتيرية ذات طبيعة متعددة الخلايا". "هناك ثلاث خصائص مقبولة اليوم في الكائنات متعددة الخلايا: الموت المبرمج، والتواصل بين الخلايا، والتمايز إلى خلايا ذات وظائف محددة. لقد أظهرنا بالفعل وجود اثنين منهم في الثقافة البكتيرية. أما العامل الثالث وهو القدرة على التفريق ففي رأيي المتواضع ليست كل البكتيريا متشابهة. والحقيقة هي أنه في حالات الإجهاد الغذائي، تموت بعض البكتيريا وتبقى أخرى على قيد الحياة. ولكن هل هناك حقا أي اختلافات بينهما؟ يجب إثبات ذلك".

{ظهر في صحيفة هآرتس بتاريخ 3/8/2000{

كان موقع المعرفة حتى نهاية عام 2002 جزءًا من بوابة IOL التابعة لمجموعة هآرتس